[SPARC64]: Initial sun4v TLB miss handling infrastructure.
authorDavid S. Miller <davem@sunset.davemloft.net>
Tue, 7 Feb 2006 07:44:37 +0000 (23:44 -0800)
committerDavid S. Miller <davem@sunset.davemloft.net>
Mon, 20 Mar 2006 09:11:52 +0000 (01:11 -0800)
Things are a little tricky because, unlike sun4u, we have
to:

1) do a hypervisor trap to do the TLB load.
2) do the TSB lookup calculations by hand

Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
arch/sparc64/kernel/head.S
arch/sparc64/kernel/ktlb.S
arch/sparc64/kernel/sun4v_tlb_miss.S [new file with mode: 0644]
arch/sparc64/kernel/tsb.S
arch/sparc64/kernel/vmlinux.lds.S
arch/sparc64/mm/init.c
include/asm-sparc64/cpudata.h
include/asm-sparc64/tsb.h

index 7840271..03fc0b5 100644 (file)
@@ -474,6 +474,7 @@ setup_tba:
 sparc64_boot_end:
 
 #include "systbls.S"
+#include "sun4v_tlb_miss.S"
 #include "ktlb.S"
 #include "tsb.S"
 #include "etrap.S"
index c133543..2e55084 100644 (file)
        .text
        .align          32
 
-       .globl          kvmap_itlb
 kvmap_itlb:
        /* g6: TAG TARGET */
        mov             TLB_TAG_ACCESS, %g4
        ldxa            [%g4] ASI_IMMU, %g4
 
+       /* sun4v_itlb_miss branches here with the missing virtual
+        * address already loaded into %g4
+        */
+kvmap_itlb_4v:
+
 kvmap_itlb_nonlinear:
        /* Catch kernel NULL pointer calls.  */
        sethi           %hi(PAGE_SIZE), %g5
@@ -94,11 +98,15 @@ kvmap_dtlb_obp:
         nop
 
        .align          32
-       .globl          kvmap_dtlb
 kvmap_dtlb:
        /* %g6: TAG TARGET */
        mov             TLB_TAG_ACCESS, %g4
        ldxa            [%g4] ASI_DMMU, %g4
+
+       /* sun4v_dtlb_miss branches here with the missing virtual
+        * address already loaded into %g4
+        */
+kvmap_dtlb_4v:
        brgez,pn        %g4, kvmap_dtlb_nonlinear
         nop
 
diff --git a/arch/sparc64/kernel/sun4v_tlb_miss.S b/arch/sparc64/kernel/sun4v_tlb_miss.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..58ea5dd
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,219 @@
+/* sun4v_tlb_miss.S: Sun4v TLB miss handlers.
+ *
+ * Copyright (C) 2006 <davem@davemloft.net>
+ */
+
+       .text
+       .align  32
+
+sun4v_itlb_miss:
+       /* Load CPU ID into %g3.  */
+       mov     SCRATCHPAD_CPUID, %g1
+       ldxa    [%g1] ASI_SCRATCHPAD, %g3
+       
+       /* Load UTSB reg into %g1.  */
+       ldxa    [%g1 + %g1] ASI_SCRATCHPAD, %g1
+
+       /* Load &trap_block[smp_processor_id()] into %g2.  */
+       sethi   %hi(trap_block), %g2
+       or      %g2, %lo(trap_block), %g2
+       sllx    %g3, TRAP_BLOCK_SZ_SHIFT, %g3
+       add     %g2, %g3, %g2
+
+       /* Create a TAG TARGET, "(vaddr>>22) | (ctx << 48)", in %g6.
+        * Branch if kernel TLB miss.  The kernel TSB and user TSB miss
+        * code wants the missing virtual address in %g4, so that value
+        * cannot be modified through the entirety of this handler.
+        */
+       ldx     [%g2 + TRAP_PER_CPU_FAULT_INFO + HV_FAULT_I_ADDR_OFFSET], %g4
+       ldx     [%g2 + TRAP_PER_CPU_FAULT_INFO + HV_FAULT_I_CTX_OFFSET], %g5
+       srlx    %g4, 22, %g3
+       sllx    %g5, 48, %g6
+       or      %g6, %g3, %g6
+       brz,pn  %g5, kvmap_itlb_4v
+        nop
+
+       /* Create TSB pointer.  This is something like:
+        *
+        * index_mask = (512 << (tsb_reg & 0x7UL)) - 1UL;
+        * tsb_base = tsb_reg & ~0x7UL;
+        */
+       and     %g1, 0x7, %g3
+       andn    %g1, 0x7, %g1
+       mov     512, %g7
+       sllx    %g7, %g3, %g7
+       sub     %g7, 1, %g7
+
+       /* TSB index mask is in %g7, tsb base is in %g1.  Compute
+        * the TSB entry pointer into %g1:
+        *
+        * tsb_index = ((vaddr >> PAGE_SHIFT) & tsb_mask);
+        * tsb_ptr = tsb_base + (tsb_index * 16);
+        */
+       srlx    %g4, PAGE_SHIFT, %g3
+       and     %g3, %g7, %g3
+       sllx    %g3, 4, %g3
+       add     %g1, %g3, %g1
+
+       /* Load TSB tag/pte into %g2/%g3 and compare the tag.  */
+       ldda    [%g1] ASI_QUAD_LDD_PHYS, %g2
+       cmp     %g2, %g6
+       sethi   %hi(_PAGE_EXEC), %g7
+       bne,a,pn %xcc, tsb_miss_page_table_walk
+        mov    FAULT_CODE_ITLB, %g3
+       andcc   %g3, %g7, %g0
+       be,a,pn %xcc, tsb_do_fault
+        mov    FAULT_CODE_ITLB, %g3
+
+       /* We have a valid entry, make hypervisor call to load
+        * I-TLB and return from trap.
+        *
+        * %g3: PTE
+        * %g4: vaddr
+        * %g6: TAG TARGET (only "CTX << 48" part matters)
+        */
+sun4v_itlb_load:
+       mov     %o0, %g1                ! save %o0
+       mov     %o1, %g2                ! save %o1
+       mov     %o2, %g5                ! save %o2
+       mov     %o3, %g7                ! save %o3
+       mov     %g4, %o0                ! vaddr
+       srlx    %g6, 48, %o1            ! ctx
+       mov     %g3, %o2                ! PTE
+       mov     HV_MMU_IMMU, %o3        ! flags
+       ta      HV_MMU_MAP_ADDR_TRAP
+       mov     %g1, %o0                ! restore %o0
+       mov     %g2, %o1                ! restore %o1
+       mov     %g5, %o2                ! restore %o2
+       mov     %g7, %o3                ! restore %o3
+
+       retry
+
+sun4v_dtlb_miss:
+       /* Load CPU ID into %g3.  */
+       mov     SCRATCHPAD_CPUID, %g1
+       ldxa    [%g1] ASI_SCRATCHPAD, %g3
+       
+       /* Load UTSB reg into %g1.  */
+       ldxa    [%g1 + %g1] ASI_SCRATCHPAD, %g1
+
+       /* Load &trap_block[smp_processor_id()] into %g2.  */
+       sethi   %hi(trap_block), %g2
+       or      %g2, %lo(trap_block), %g2
+       sllx    %g3, TRAP_BLOCK_SZ_SHIFT, %g3
+       add     %g2, %g3, %g2
+
+       /* Create a TAG TARGET, "(vaddr>>22) | (ctx << 48)", in %g6.
+        * Branch if kernel TLB miss.  The kernel TSB and user TSB miss
+        * code wants the missing virtual address in %g4, so that value
+        * cannot be modified through the entirety of this handler.
+        */
+       ldx     [%g2 + TRAP_PER_CPU_FAULT_INFO + HV_FAULT_D_ADDR_OFFSET], %g4
+       ldx     [%g2 + TRAP_PER_CPU_FAULT_INFO + HV_FAULT_D_CTX_OFFSET], %g5
+       srlx    %g4, 22, %g3
+       sllx    %g5, 48, %g6
+       or      %g6, %g3, %g6
+       brz,pn  %g5, kvmap_dtlb_4v
+        nop
+
+       /* Create TSB pointer.  This is something like:
+        *
+        * index_mask = (512 << (tsb_reg & 0x7UL)) - 1UL;
+        * tsb_base = tsb_reg & ~0x7UL;
+        */
+       and     %g1, 0x7, %g3
+       andn    %g1, 0x7, %g1
+       mov     512, %g7
+       sllx    %g7, %g3, %g7
+       sub     %g7, 1, %g7
+
+       /* TSB index mask is in %g7, tsb base is in %g1.  Compute
+        * the TSB entry pointer into %g1:
+        *
+        * tsb_index = ((vaddr >> PAGE_SHIFT) & tsb_mask);
+        * tsb_ptr = tsb_base + (tsb_index * 16);
+        */
+       srlx    %g4, PAGE_SHIFT, %g3
+       and     %g3, %g7, %g3
+       sllx    %g3, 4, %g3
+       add     %g1, %g3, %g1
+
+       /* Load TSB tag/pte into %g2/%g3 and compare the tag.  */
+       ldda    [%g1] ASI_QUAD_LDD_PHYS, %g2
+       cmp     %g2, %g6
+       bne,a,pn %xcc, tsb_miss_page_table_walk
+        mov    FAULT_CODE_ITLB, %g3
+
+       /* We have a valid entry, make hypervisor call to load
+        * D-TLB and return from trap.
+        *
+        * %g3: PTE
+        * %g4: vaddr
+        * %g6: TAG TARGET (only "CTX << 48" part matters)
+        */
+sun4v_dtlb_load:
+       mov     %o0, %g1                ! save %o0
+       mov     %o1, %g2                ! save %o1
+       mov     %o2, %g5                ! save %o2
+       mov     %o3, %g7                ! save %o3
+       mov     %g4, %o0                ! vaddr
+       srlx    %g6, 48, %o1            ! ctx
+       mov     %g3, %o2                ! PTE
+       mov     HV_MMU_DMMU, %o3        ! flags
+       ta      HV_MMU_MAP_ADDR_TRAP
+       mov     %g1, %o0                ! restore %o0
+       mov     %g2, %o1                ! restore %o1
+       mov     %g5, %o2                ! restore %o2
+       mov     %g7, %o3                ! restore %o3
+
+       retry
+
+sun4v_dtlb_prot:
+       /* Load CPU ID into %g3.  */
+       mov     SCRATCHPAD_CPUID, %g1
+       ldxa    [%g1] ASI_SCRATCHPAD, %g3
+       
+       /* Load &trap_block[smp_processor_id()] into %g2.  */
+       sethi   %hi(trap_block), %g2
+       or      %g2, %lo(trap_block), %g2
+       sllx    %g3, TRAP_BLOCK_SZ_SHIFT, %g3
+       add     %g2, %g3, %g2
+
+       ldx     [%g2 + TRAP_PER_CPU_FAULT_INFO + HV_FAULT_D_ADDR_OFFSET], %g5
+       rdpr    %tl, %g1
+       cmp     %g1, 1
+       bgu,pn          %xcc, winfix_trampoline
+        nop
+       ba,pt           %xcc, sparc64_realfault_common
+        mov            FAULT_CODE_DTLB | FAULT_CODE_WRITE, %g4
+
+#define BRANCH_ALWAYS  0x10680000
+#define NOP            0x01000000
+#define SUN4V_DO_PATCH(OLD, NEW)       \
+       sethi   %hi(NEW), %g1; \
+       or      %g1, %lo(NEW), %g1; \
+       sethi   %hi(OLD), %g2; \
+       or      %g2, %lo(OLD), %g2; \
+       sub     %g1, %g2, %g1; \
+       sethi   %hi(BRANCH_ALWAYS), %g3; \
+       srl     %g1, 2, %g1; \
+       or      %g3, %lo(BRANCH_ALWAYS), %g3; \
+       or      %g3, %g1, %g3; \
+       stw     %g3, [%g2]; \
+       sethi   %hi(NOP), %g3; \
+       or      %g3, %lo(NOP), %g3; \
+       stw     %g3, [%g2 + 0x4]; \
+       flush   %g2;
+
+       .globl  sun4v_patch_tlb_handlers
+       .type   sun4v_patch_tlb_handlers,#function
+sun4v_patch_tlb_handlers:
+       SUN4V_DO_PATCH(tl0_iamiss, sun4v_itlb_miss)
+       SUN4V_DO_PATCH(tl1_iamiss, sun4v_itlb_miss)
+       SUN4V_DO_PATCH(tl0_damiss, sun4v_dtlb_miss)
+       SUN4V_DO_PATCH(tl1_damiss, sun4v_dtlb_miss)
+       SUN4V_DO_PATCH(tl0_daprot, sun4v_dtlb_prot)
+       SUN4V_DO_PATCH(tl1_daprot, sun4v_dtlb_prot)
+       retl
+        nop
+       .size   sun4v_patch_tlb_handlers,.-sun4v_patch_tlb_handlers
index 96e6316..818bc9e 100644 (file)
         * %g4: available temporary
         * %g5: available temporary
         * %g6: TAG TARGET
-        * %g7: physical address base of the linux page
+        * %g7: available temporary, will be loaded by us with
+        *      the physical address base of the linux page
         *      tables for the current address space
         */
-       .globl          tsb_miss_dtlb
 tsb_miss_dtlb:
        mov             TLB_TAG_ACCESS, %g4
        ldxa            [%g4] ASI_DMMU, %g4
        ba,pt           %xcc, tsb_miss_page_table_walk
         nop
 
-       .globl          tsb_miss_itlb
 tsb_miss_itlb:
        mov             TLB_TAG_ACCESS, %g4
        ldxa            [%g4] ASI_IMMU, %g4
        ba,pt           %xcc, tsb_miss_page_table_walk
         nop
 
+       /* The sun4v TLB miss handlers jump directly here instead
+        * of tsb_miss_{d,i}tlb with the missing virtual address
+        * already loaded into %g4.
+        */
 tsb_miss_page_table_walk:
        TRAP_LOAD_PGD_PHYS(%g7, %g5)
 
        USER_PGTABLE_WALK_TL1(%g4, %g7, %g5, %g2, tsb_do_fault)
 
 tsb_reload:
-       TSB_LOCK_TAG(%g1, %g2, %g4)
+       TSB_LOCK_TAG(%g1, %g2, %g7)
 
        /* Load and check PTE.  */
        ldxa            [%g5] ASI_PHYS_USE_EC, %g5
@@ -52,9 +55,9 @@ tsb_reload:
         * bother putting it into the TSB.
         */
        srlx            %g5, 32, %g2
-       sethi           %hi(_PAGE_ALL_SZ_BITS >> 32), %g4
+       sethi           %hi(_PAGE_ALL_SZ_BITS >> 32), %g7
+       and             %g2, %g7, %g2
        sethi           %hi(_PAGE_SZBITS >> 32), %g7
-       and             %g2, %g4, %g2
        cmp             %g2, %g7
        bne,a,pn        %xcc, tsb_tlb_reload
         TSB_STORE(%g1, %g0)
@@ -68,12 +71,54 @@ tsb_tlb_reload:
         nop
 
 tsb_dtlb_load:
-       stxa            %g5, [%g0] ASI_DTLB_DATA_IN
+
+661:   stxa            %g5, [%g0] ASI_DTLB_DATA_IN
        retry
+       .section        .gl_2insn_patch, "ax"
+       .word           661b
+       nop
+       nop
+       .previous
+
+       /* For sun4v the ASI_DTLB_DATA_IN store and the retry
+        * instruction get nop'd out and we get here to branch
+        * to the sun4v tlb load code.  The registers are setup
+        * as follows:
+        *
+        * %g4: vaddr
+        * %g5: PTE
+        * %g6: TAG
+        *
+        * The sun4v TLB load wants the PTE in %g3 so we fix that
+        * up here.
+        */
+       ba,pt           %xcc, sun4v_dtlb_load
+        mov            %g5, %g3
 
 tsb_itlb_load:
-       stxa            %g5, [%g0] ASI_ITLB_DATA_IN
+
+661:   stxa            %g5, [%g0] ASI_ITLB_DATA_IN
        retry
+       .section        .gl_2insn_patch, "ax"
+       .word           661b
+       nop
+       nop
+       .previous
+
+       /* For sun4v the ASI_ITLB_DATA_IN store and the retry
+        * instruction get nop'd out and we get here to branch
+        * to the sun4v tlb load code.  The registers are setup
+        * as follows:
+        *
+        * %g4: vaddr
+        * %g5: PTE
+        * %g6: TAG
+        *
+        * The sun4v TLB load wants the PTE in %g3 so we fix that
+        * up here.
+        */
+       ba,pt           %xcc, sun4v_itlb_load
+        mov            %g5, %g3
 
        /* No valid entry in the page tables, do full fault
         * processing.
@@ -95,10 +140,17 @@ tsb_do_fault:
         nop
 
 tsb_do_dtlb_fault:
-       rdpr    %tl, %g4
-       cmp     %g4, 1
-       mov     TLB_TAG_ACCESS, %g4
+       rdpr    %tl, %g3
+       cmp     %g3, 1
+
+661:   mov     TLB_TAG_ACCESS, %g4
        ldxa    [%g4] ASI_DMMU, %g5
+       .section .gl_2insn_patch, "ax"
+       .word   661b
+       mov     %g4, %g5
+       nop
+       .previous
+
        be,pt   %xcc, sparc64_realfault_common
         mov    FAULT_CODE_DTLB, %g4
        ba,pt   %xcc, winfix_trampoline
@@ -196,12 +248,23 @@ __tsb_context_switch:
        add     %g2, %g1, %g2
        stx     %o0, [%g2 + TRAP_PER_CPU_PGD_PADDR]
 
-       mov     TSB_REG, %g1
+661:   mov     TSB_REG, %g1
        stxa    %o1, [%g1] ASI_DMMU
+       .section .gl_2insn_patch, "ax"
+       .word   661b
+       mov     SCRATCHPAD_UTSBREG1, %g1
+       stxa    %o1, [%g1] ASI_SCRATCHPAD
+       .previous
+
        membar  #Sync
 
-       stxa    %o1, [%g1] ASI_IMMU
+661:   stxa    %o1, [%g1] ASI_IMMU
        membar  #Sync
+       .section .gl_2insn_patch, "ax"
+       .word   661b
+       nop
+       nop
+       .previous
 
        brz     %o2, 9f
         nop
index 686bf6b..a09a8a2 100644 (file)
@@ -71,6 +71,9 @@ SECTIONS
   __con_initcall_end = .;
   SECURITY_INIT
   . = ALIGN(4);
+  __tsb_ldquad_phys_patch = .;
+  .tsb_ldquad_phys_patch : { *(.tsb_ldquad_phys_patch) }
+  __tsb_ldquad_phys_patch_end = .;
   __tsb_phys_patch = .;
   .tsb_phys_patch : { *(.tsb_phys_patch) }
   __tsb_phys_patch_end = .;
index ab50cd9..e9aac42 100644 (file)
@@ -1050,8 +1050,25 @@ unsigned long __init find_ecache_flush_span(unsigned long size)
 
 static void __init tsb_phys_patch(void)
 {
+       struct tsb_ldquad_phys_patch_entry *pquad;
        struct tsb_phys_patch_entry *p;
 
+       pquad = &__tsb_ldquad_phys_patch;
+       while (pquad < &__tsb_ldquad_phys_patch_end) {
+               unsigned long addr = pquad->addr;
+
+               if (tlb_type == hypervisor)
+                       *(unsigned int *) addr = pquad->sun4v_insn;
+               else
+                       *(unsigned int *) addr = pquad->sun4u_insn;
+               wmb();
+               __asm__ __volatile__("flush     %0"
+                                    : /* no outputs */
+                                    : "r" (addr));
+
+               pquad++;
+       }
+
        p = &__tsb_phys_patch;
        while (p < &__tsb_phys_patch_end) {
                unsigned long addr = p->addr;
@@ -1069,6 +1086,7 @@ static void __init tsb_phys_patch(void)
 /* paging_init() sets up the page tables */
 
 extern void cheetah_ecache_flush_init(void);
+extern void sun4v_patch_tlb_handlers(void);
 
 static unsigned long last_valid_pfn;
 pgd_t swapper_pg_dir[2048];
@@ -1078,9 +1096,13 @@ void __init paging_init(void)
        unsigned long end_pfn, pages_avail, shift;
        unsigned long real_end, i;
 
-       if (tlb_type == cheetah_plus)
+       if (tlb_type == cheetah_plus ||
+           tlb_type == hypervisor)
                tsb_phys_patch();
 
+       if (tlb_type == hypervisor)
+               sun4v_patch_tlb_handlers();
+
        /* Find available physical memory... */
        read_obp_memory("available", &pavail[0], &pavail_ents);
 
index 998145b..a3dc4af 100644 (file)
@@ -6,6 +6,8 @@
 #ifndef _SPARC64_CPUDATA_H
 #define _SPARC64_CPUDATA_H
 
+#include <asm/hypervisor.h>
+
 #ifndef __ASSEMBLY__
 
 #include <linux/percpu.h>
@@ -57,6 +59,9 @@ struct trap_per_cpu {
 
 /* D-cache line 2 */
        unsigned long           __pad2[4];
+
+/* Dcache lines 3 and 4 */
+       struct hv_fault_status  fault_info;
 } __attribute__((aligned(64)));
 extern struct trap_per_cpu trap_block[NR_CPUS];
 extern void init_cur_cpu_trap(void);
@@ -88,8 +93,9 @@ extern struct gl_2insn_patch_entry __gl_2insn_patch, __gl_2insn_patch_end;
 
 #define TRAP_PER_CPU_THREAD    0x00
 #define TRAP_PER_CPU_PGD_PADDR 0x08
+#define TRAP_PER_CPU_FAULT_INFO        0x20
 
-#define TRAP_BLOCK_SZ_SHIFT    6
+#define TRAP_BLOCK_SZ_SHIFT    7
 
 #include <asm/scratchpad.h>
 
index 44709cd..7f3abc3 100644 (file)
  * kernel image, so we don't play these games for swapper_tsb access.
  */
 #ifndef __ASSEMBLY__
+struct tsb_ldquad_phys_patch_entry {
+       unsigned int    addr;
+       unsigned int    sun4u_insn;
+       unsigned int    sun4v_insn;
+};
+extern struct tsb_ldquad_phys_patch_entry __tsb_ldquad_phys_patch,
+       __tsb_ldquad_phys_patch_end;
+
 struct tsb_phys_patch_entry {
        unsigned int    addr;
        unsigned int    insn;
@@ -61,9 +69,10 @@ extern struct tsb_phys_patch_entry __tsb_phys_patch, __tsb_phys_patch_end;
 #endif
 #define TSB_LOAD_QUAD(TSB, REG)        \
 661:   ldda            [TSB] ASI_NUCLEUS_QUAD_LDD, REG; \
-       .section        .tsb_phys_patch, "ax"; \
+       .section        .tsb_ldquad_phys_patch, "ax"; \
        .word           661b; \
        ldda            [TSB] ASI_QUAD_LDD_PHYS, REG; \
+       ldda            [TSB] ASI_QUAD_LDD_PHYS_4V, REG; \
        .previous
 
 #define TSB_LOAD_TAG_HIGH(TSB, REG) \